پاسخ عملکرد و شاخص‌های کارایی نیتروژن برنج (Oryza sativa L.) رقم شیرودی به مقدار نیتروژن و تشعشع در مراحل مختلف رشد

نوع مقاله : مقاله کامل علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس‌مسئول آزمایشگاه، معاونت مؤسسه تحقیقات برنج کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، آمل، ایران.

2 استاد، گروه زراعت، پژوهشکده ژنتیک و زیست‌فناوری کشاورزی طبرستان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی، ساری، ایران.

3 استادیار پژوهش، معاونت مؤسسه تحقیقات برنج کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، آمل، ایران

4 دانشیار پژوهش، پژوهشکده ژنتیک و زیست‌فناوری کشاورزی طبرستان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی، ساری، ایران.

چکیده

سابقه و هدف: نیتروژن و تشعشع از عوامل مهم و تأثیرگذار بر جذب نیتروژن و عملکرد برنج می‌باشند. کم‌نوری پدیده‌ای نو در فرآیند تغییر اقلیم است و مطالعات اندکی درخصوص اثرات آن بر برنج صورت گرفته است؛ بنابراین پژوهش حاضر با هدف ارزیابی اثرات کاهش تشعشع در مراحل مختلف رشد بر عملکرد و کارایی مصرف نیتروژن در مقادیر مختلف نیتروژن اجرا شد.
مواد و روش‌ها: این پژوهش به‌صورت کرت‌های دوبارخرد شده در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 1397 روی رقم برنج شیرودی، از ارقام پرمحصول رایج در مازندران، اجرا شد. چهار سطح مختلف نیتروژن با مقادیر 0، 46، 92 و 138 کیلوگرم در هکتار، تشعشع شامل نور طبیعی، 30 و 60 درصد سایه‌اندازی در سه مرحله رویشی، زایشی و پرشدن دانه با استفاده از توری‌های سایه‌انداز، تیمارهای آزمایش بودند. در مرحله برداشت عملکرد شلتوک، جذب نیتروژن در کاه و دانه اندزه‌گیری و با معادلات مشخص شاخص‌های کارایی مصرف نیتروژن محاسبه شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد با کاهش تشعشع میزان کارایی مصرف نیتروژن به‌ویژه کارایی بازیافت ظاهری و کارایی داخلی نیتروژن تا سطح 138 کیلوگرم نیتروژن تا 80 درصد کمتر شد. درمقایسه، میزان شاخص برداشت نیتروژن، بهره‌وری نسبی، کارایی زراعی و کارایی فیزیولوژیک نیتروژن تحت شرایط کاهش تشعشع تا 46 کیلوگرم نیتروژن در هکتار افزایش و سپس به‌شدت کاهش یافت. براساس یافته‌ها، بالاترین عملکرد شلتوک با 9167 کیلوگرم در هکتار در تیمار 92 کیلوگرم نیتروژن و نور طبیعی و کمترین میزان آن با 4593 کیلوگرم در هکتار در تیمار صفر نیتروژن و 60 درصد سایه‌اندازی در مرحله پرشدن دانه به‌دست آمد. میزان پروتئین با 7/11 درصد در تیمار 138 کیلوگرم نیتروژن و 60 درصد سایه‌اندازی در مرحله پرشدن دانه تا 57/5 درصد در شاهد نیتروژن و نور طبیعی متغیر بود.
نتیجه‌گیری: باتوجه به نتایج این تحقیق افزایش میزان مصرف کود نیتروژن در شرایط کاهش تشعشع، کاهش شاخص‌های کارایی نیتروژن و عملکرد شلتوک را به‌همراه داشت. در شرایط کاهش تشعشع با افزایش مصرف نیتروژن از 46 به 92 کیلوگرم در هکتار میزان کارایی زراعی و کارایی فیزیولوژیک حدود 40 درصد کاهش نشان داد. براساس یافته‌ها میزان مطلوب کود اوره برای رقم شیرودی در شرایط منطقه پژوهش گرچه 92 کیلوگرم در هکتار محاسبه شد، اما در شرایط سایه‌اندازی تیمار 46 کیلوگرم در هکتار نیتروژن عملکرد بهتری نسبت به تیمار 92 کیلوگرم داشت. لذا کاربرد بهینه کود نیتروژن بسته به میزان تشعشع خورشیدی منجر به کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی، کاهش هزینه‌های تولید و افزایش عملکرد شلتوک خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Response of yield and nitrogen efficiency indicies of rice (Oryza sativa L.) variety Shiroudi to the amount of nitrogen and radiation in different stages of growth

نویسندگان [English]

  • Nahid Fathi 1
  • Hemmatollah Pirdashti 2
  • Morteza Nasiri 3
  • Esmail Bakhshandeh 4
1 Laboratory Specialist, Deputy Director of the National Rice Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Amol, Iran.
2 Professor, Department of Agriculture, Tabarestan Agricultural Genetics and Biotechnology Research Institute, University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Sari, Iran.
3 Research Assistant Professor, Deputy Director of the National Rice Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Amol, Iran
4 Associate Professor of Research, Tabarestan Agricultural Genetics and Biotechnology Research Institute, University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Sari, Iran.
چکیده [English]

Background and objectives:
Nitrogen (N) and radiation are important and effective factors on nitrogen uptake and rice yield. Dimming is a new phenomenon in climate change process, and few studies have been conducted on its effects on rice. Therefore, this study aimed to evaluate the effects of reduced radiation at different growth stages on paddy yield (PY) and nitrogen use efficiency (NUE) under varying N application rates.
Materials and methods:
The experiment was conducted in 2018 using a split-split plot arrangement based on a randomized complete block design with three replications. The study focused on the Shiroudi, a high-yielding cultivar commonly grown in Mazandaran Province, Iran. The treatments included four different levels of N (0, 46, 92, 138 kg/ha) and three radiation levels (natural light, 30% shading, and 60% shading) applied during three stages of vegetative, reproductive, and grain filling stages using standard shade nets. At harvest stage, PY, N absorption in straw and grain, and NUE indices were measured using specific equations.
Results:
The results indicated that with the reduction of N consumption efficiency, particularly recovery efficiency (REN) and N internal efficiency (IEN) decreased by up to 80% at the highest N application rate 138 kg of N fertilizer. In contrast, the amount of N harvest index (NHI), partial factor productivity (PFPN), agronomic efficiency (AEN) and physiological efficiency of N (PEN) increased up to 46 kg/ha under the conditions of reduced radiation condition but declined sharply thereafter. According to the findings, the highest PY was achieved with 9167 kg/ha in the treatment of 92 kg of N and natural light, whereas the lowest PY was observed with 4593 kg/ha in the treatment with no N and 60% shading during the reproductive and grain filling stage. protein content ranged from 11.7% in the treatment with 138 kg of N fertilizer and 60% shading during the grain filling stage to 5.57% in the control treatment (no N under natural light).
Conclusion:
According to the results of this research, the increased N application under reduced radiation conditions leads to a decline in N efficiency indicators and PY. In the conditions of reduced radiation, increasing the application of N from 46 to 92 kg per hectare resulted a reduction in agronomic efficiency and physiological efficiency by about 40%. Although based on the findings, optimal N application rate for Shiroudi variety under conditions of the research area was determined to be 92 kg/ha, but under shading conditions, the treatment of 46 kg/ha of N performed better than the 92 kg treatment. Therefore, optimizing N application based on solar radiation levels can reduced environmental pollution, lower production costs and enhance of PY.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : shading
  • residue efficiency
  • protein
  • partial factor productivity

مراجع

  1. Mohammadian, M., Astaraie, A., Lakzian, A., Emami, H., & Kavoos, M. (201 9). Effect of nitrogen fertilizer source on grain yield and nitrogen use efficiency in rice (Oryza sativa ) cv. Shiroudi. Iranian Journal of Crop Sciences, 21(1), 82 -95. [In Persian]
  2. Xie, X., Shan, S., Wang, Y., Cao, F., Chen, J., Huang, M., & Zou, Y. (2019). Dense planting with reducing nitrogen rate increased grain yield and nitrogen use efficiency in two hybrid rice varieties across two light conditions. Field Crops Research, 236, 24-32.
  3. Yang, W.H., Peng, S., Huang, J., Sanico, A.L., Buresh, R.J., & Witt, C. (2003). Using leaf color charts to estimate leaf nitrogen status of rice. Agronomy Journal, 95(1), 212-217.
  4. Wang, W., Shen, C., Xu, Q., Zafar, S., Du, B., & Xing, D. (2022). Grain yield, nitrogen use efficiency and antioxidant enzymes of rice under different fertilizer n inputs and planting density. Agronomy, 12(2), 430.
  5. Liu, J., & Diamond, J. (2005). China's environment in a globalizing world. Nature, 435(7046), 1179-1186.
  6. Rabiei, Z., Mohammadian Roshan, N.,. Sadeghi, S. M., Amiri, A., & Druids, H. R. (2022). Effect of irrigation frequency and nitrogen and potassium fertilizers on yield, yield components and traits of Gilaneh variety rice. Iranian Agricultural Research Journal, 20(2), 217-228. [In Persian]
  7. Zhang, T.T., Li, Y.Z., Xie, W.J., Du, P., Lu, R.H., Chen, Y.L., Lai, R.F., Zheng, A.X., & Tang, X.R. (2019). Excessive fertilization resulted in decreased antioxidant performance of three varieties of super rice. Applied Ecology & Environmental Research, 17(2), 1882-1898.
  8. Stanhill, G. (2005). Global dimming: A new aspect of climate change. Weather, 60(1),11-14.
  9. Shuai, J., Zhang, Z., Liu, X., Chen, Y., Wang, P. and Shi, P., 2013. Increasing concentrations of aerosols offset the benefits of climate warming on rice yields during 1980–2008 in Jiangsu Province, China. Regional Environmental Change, 13, 287-297.
  10. Darzi Naftchali, A., Maldar Badli, M., Ziyatbar Ahmadi, M. Kh., & Karandish, F. (2014). Analysis of the effects of climate change on agricultural sustainability in Mazandaran province. Journal of Irrigation and Drainage. 6(9), 1004-994. [In Persian]
  11. Chen, H., Li, Q.P., Zeng, Y.L., Deng, F., & Ren, W.J. (2019). Effect of different shading materials on grain yield and quality of rice. Scientific Reports, 9(1), 9992.
  12. Guldani, M., & Nasiri Mahalati., M. (2010). Effect of quantity and quality of light on some morphological and physiological traits of maize cultivars (Zea mayz). Journal of Agricultural Ecology, 172(2), 3-180. [In Persian]
  13. Dong, X.D., Zhou, Z.N., Xing, X.Z., Hu, H.Y., Cui, C.P., & Dai, D.Q. (2018). Combined effect of shading time and nitrogen level on grain filling and grain quality in japonica super rice. Journal of Integrative Agriculture, 17(11), 2405-2417.
  14. Fu, Y., Li, H., Yu, J., Liu, H., Cao, Z., Manukovsky, N.S., & Liu, H. (2017). Interaction effects of light intensity and nitrogen concentration on growth, photosynthetic characteristics and quality of lettuce (Lactuca sativa Var. Youmaicai). Scientia Horticulturae, 214, 51-57.
  15. Ren, W.J., Yang, W.Y., Zhang, G.Z., Zhu, X., Fan, G.Q., & Xu, J.W. (2003). Effect of low-light stress on nitrogen accumulation, distribution and grains protein content of Indica hybrid. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 9(3), 288-293.
  16. Li, D.Q., Tang, Q.Y., Zhang, Y.B., Qin, J.Q., Hu, L.I., Chen, L.J., Yang, S.H., Zou, Y.B., & Peng, S.B. (2012). Effect of nitrogen regimes on grain yield, nitrogen utilization, radiation use efficiency, and sheath blight disease intensity in super hybrid rice. Journal of Integrative Agriculture, 11(1), 134-143.
  17. Meier, U. (2001). Growth stages of mono and dicotyledonous plants. BBCH monograph. Federal Biological Research Center for Agriculture and Forestry. 158p.
  18. Mohaddisi, A., Eshraqi, A., Nasiri, M., Bahrami, M., Elah-Qalipour, M., Kianoush, Q., Tousli, F., Esco, T., Arefi, H., Mohammad Salehi, M., Padam, H., Omrani, M., Fahadar, A., Saidi, M., & Yousefi, M. (2016). Shiroodi, a new variety of rice with good quality and high yield. Seedling and seed production magazine, 4, 1-25. [In Persian]
  19. Emami, A. (1996). Analytical methods. Technical Publication Soil and Water Realization Institute, Tehran, Iran, 1,982. [In Persian]
  20. Fageria, N.K. & Baligar, V.C. (2005). Enhancing nitrogen use efficiency in crop plants. Advances in Agronomy, 88, 97-185.
  21. Dobermann, A. & Fairhurst, T.H. (2000). Nutrient disorders and nutrient management. Potash and Phosphate Institute of Canada and International Rice Research Institute, Singapore, 191.
  22. Nayak, S. K., Janardhan, K.V., & Murty, K.S. (1978). Photosynthetic efficiency of rice as influenced by light intensity and quality. Indian Journal Plant Physiology, 21(1), 48–52.
  23. Fageria, N.K., Dos Santos, A.B., & De Oliveira, J.P. (2013). Nitrogen-use efficiency in lowland rice genotypes under field conditions. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 44(17), 2497-2506.
  24. Roberts, T.L. (2008). Improving nutrient use efficiency. Turkish journal of agriculture and forestry, 32(3), 177-182.
  25. Che, S.G., Zhao, B.Q., Li, Y.T., Liang, Y.U.A.N., Wei, L.I., Lin, Z.A., Hu, S.W., & Bing, S.H.E.N. (2015). Review grain yield and nitrogen use efficiency in rice production regions in China. Journal of Integrative Agriculture, 14(12), 2456-2466.
  26. Tayefe, M., Gerayzade, A., Amiri, E., & Zade, A.N. (2011).. Effect of nitrogen fertilizer on nitrogen uptake, nitrogen use efficiency of rice. In International conference on biology, Environment and Chemistry, 24, 470-473. [In Persian]
  27. Peng, S., Buresh, R.J., Huang, J., Zhong, X., Zou, Y., Yang, J., Wang, G., Liu, Y., Hu, R., Tang, Q., & Cui, K. (2010). Improving nitrogen fertilization in rice by sitespecific N management. A review. Agronomy for Sustainable Development, 30, 649-656.
  28. Cassman, K.G., Dobermann, A., & Walters, D.T. (2002). Agroecosystems, nitrogen-use efficiency, and nitrogen management. Journal of the Human Environment, 31(2), 132-140.
  29. Bagheri, R., Akbari, Gh.A., Kianmehr, M.H., & Tahmasbi-Sarvastani, Z. (2011).The effect of slow releasing nitrogen from pellet fertilizer of nitrogen and manure on grain yield and some physiological Characteristics of corn. Electronic journal crop production, 4(1), 97-113. [In Persian]
  30. Zhu, P., Yang, S. M., Ma, J., Li, S. X., & Chen, Y. (2008). Effect of shading on the photosynthetic characteristics and yield at later growth stage of hybrid rice combination. Acta Agronomy Since, 34(11), 2003–2009.
  31. Sheikh Nazari S., Niknejad, Y., Fallah, H., & Bararitari, D. (2022). The effect of nitrogen application along with biochar and zinc nanoparticles on quantitative and qualitative characteristics of rice (Oryza sativa). Iranian Agricultural Research Journal, 20(3), 349-361. [In Persian]
  32. Berari tari, D., & Amiri, A. (2015). The effect of the amount and time of nitrogen fertilizer application on the biomass, yield and morpho-physiological characteristics of rice flag leaf (Shirodi variety). Sciences of agricultural plants of Iran, 15(5), 72-93. [In Persian]
  33. Liu, Q. h., Wu, X., Chen, B. C., Ma J. Q., & Gao, J. (2014). Effects of low light on agronomic and physiological characteristics of rice including grain yield and quality. Rice Science, 21(5), 243-251.
  34. Wang, L., Deng, F., & Ren, W.J. (2015). Shading tolerance in rice is related to better light harvesting and use efficiency and grain filling rate during grain filling period. Field Crops Research, 180, 54-62.
  35. Zhang , H., Zhao , Q., Wang, Z, Wang, L., Li, , Fan, Z., Zhang, V., Li, J., Gao, X., Shi , J., & Chen, F. (2021). Effects of nitrogen fertilizer on photosynthetic characteristics, biomass, and yield of wheat under different shading conditions. Agronomy, 11(1989).
  36. Zhu, Z., Kim, K., Yuan, P., Zhao, G., Su, Z., Shi, R., Zou, Q., & Yang, S. (2010). RVA profile properties for cold tolerant and sensitive cultivars of japonica rice at different altitudes in Highland region. Chinese Journal of Rice Science, 24(2), 151-156.
مجله تولید گیاهان زراعی
دوره 18، شماره 1
فروردین 1404
صفحه 113-154

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار